眾所周知，我國石油資源相對(duì)貧乏，而且對(duì)燃油產(chǎn)生的污染物排放有進(jìn)一步的要求，而水煤漿是以煤代油的清潔燃料。如何應(yīng)用好水煤漿，設(shè)計(jì)制造出更好的水煤漿鍋爐以適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這副重?fù)?dān)無疑是落在了鍋爐設(shè)計(jì)者的身上。
    經(jīng)過多年研究實(shí)踐，對(duì)水煤漿燃料的認(rèn)識(shí)水平不斷提高。目前，水煤漿鍋爐產(chǎn)品基本上已形成系列，大容量200 MW水煤漿鍋爐也已正在安裝，即將完成調(diào)試投運(yùn)。
    初期的水煤漿鍋爐只是解決了水煤漿能否燃燒的問題，現(xiàn)在的水煤漿鍋爐不僅要安全運(yùn)行，還要燃燒穩(wěn)定不結(jié)渣，燃盡度高，鍋爐效率高，而且污染排放物NO、SO要低，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    雖然水煤漿鍋爐燃燒，論其實(shí)質(zhì)仍是煤粉燃燒，但在一些燃燒機(jī)理上有水煤漿燃燒的獨(dú)特一面。水煤漿鍋爐與煤粉鍋爐相比，不論在投運(yùn)時(shí)間、投運(yùn)鍋爐數(shù)量、運(yùn)行實(shí)踐遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及煤粉鍋爐，因此如何設(shè)計(jì)制造（改造）好水煤漿鍋爐還得應(yīng)用水煤漿燃燒的特性，結(jié)合好煤粉鍋爐的特點(diǎn)，尚需有進(jìn)一步的實(shí)踐與總結(jié)過程。
1、國內(nèi)水煤漿鍋爐的發(fā)展
    我國水煤漿鍋爐初期從小型(10 t/h．20 t/h)燃油鍋爐改燒水煤漿開始，經(jīng)20多年的努力，已有了長足的發(fā)展，有的廠家已形成系列，如：武漢鍋爐股份有限公司產(chǎn)品系列（表1）。
    武漢鍋爐股份有限公司還進(jìn)行了220 t/h、75 t/h油爐改水煤漿鍋爐的改造設(shè)計(jì)制造，經(jīng)運(yùn)行測定，達(dá)到設(shè)計(jì)出力，NO，排放均達(dá)到要求。
2、水煤漿鍋爐設(shè)計(jì)技術(shù)
2.1制漿用原煤分析
    設(shè)計(jì)水煤漿鍋爐除需詳細(xì)了解對(duì)鍋爐的設(shè)計(jì)要求外，首先要研究分析制漿原煤的特性，還要分析水煤漿特性和添加劑特性。
    分析制漿原煤特性是為了確定煤漿著火穩(wěn)定性，燃盡性，結(jié)渣性，灰的粘污性及磨損性，也是為了確定水煤漿儲(chǔ)存、輸送、霧化、著火熱等條件。
    分析添加劑特性是為了確定對(duì)受熱面粘污和結(jié)灰影響。
2.2水煤漿燃燒技術(shù)
    大中型水煤漿鍋爐采用噴霧懸浮燃燒，它實(shí)質(zhì)上也是煤粉燃燒。它要求像燃油一樣的霧化質(zhì)量，又要像煤粉鍋爐一樣，一、二次風(fēng)配風(fēng)要合理，又要有合適的爐膛才能保證水煤漿的穩(wěn)燃和燃盡。
    水煤漿含有33%左右的水分，增加了著火熱，是同種煤粉的1.66~1.87倍。理論燃燒溫度低100℃一200℃，延長了著火距離。水煤漿是高粘度的兩相流體，需用高能量的蒸汽來霧化，噴嘴出口速度可達(dá)200—300m/s，高速流體要達(dá)到水分迅速蒸發(fā)并著火是十分困難的。水煤漿的粘度是重油的數(shù)十倍，霧化細(xì)度直接影響著火，水煤漿霧化的好壞是保證良好著火的關(guān)鍵。
2.3水煤漿燃燒器的布置
    燃燒器布置宜采用四角切園布置，合理組織好爐內(nèi)空氣動(dòng)力場，加強(qiáng)回流高溫?zé)煔鈱?duì)煤漿氣流加熱是改善著火的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)適合燃水煤漿的燃燒器。合理分配一次風(fēng)量，不應(yīng)影響煤漿著火后燃燒的需要。為更進(jìn)一步降低NO，排放，需采用再燃技術(shù)的低NO，燃燒器。
    與爐膛形狀相匹配，做到點(diǎn)火方便，燃燒穩(wěn)定，燃盡度高，安全經(jīng)濟(jì)，長周期運(yùn)行，受熱面不結(jié)渣，不積灰，煙溫偏差�。�污染排放物低。
2.4合理選擇爐膛熱負(fù)荷
2.4.1爐膛截面熱負(fù)荷
    爐膛截面熱負(fù)荷是直接影響到煤漿著火及火焰穩(wěn)定，并影響到燃燒區(qū)域水冷壁結(jié)焦的關(guān)鍵因素。為保證高水分煤漿迅速著火穩(wěn)燃，又不能結(jié)焦，宜取同容量燃煤粉鍋爐的上限值，水煤漿鍋爐爐爐膛宜作成瘦高形。
2.4.2爐膛容積熱負(fù)荷
    爐膛容積熱負(fù)荷是反映結(jié)渣和燃燒效率的參數(shù)，它反映了燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間。水煤漿著火熱大，著火延遲，煤漿顆粒成團(tuán)結(jié)聚，顆粒比煤粉粗，燃盡比煤粉困難，要求在爐膛內(nèi)停留時(shí)間長，因此宜取同容量煤粉鍋爐的低值。
2.4.3燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷
    控制在燃燒器區(qū)域不結(jié)渣。
2.4.4布置適量衛(wèi)燃帶
    為有利水煤漿的著火，宜在水煤漿燃燒器的周圍局部設(shè)置衛(wèi)燃帶。中小型鍋爐衛(wèi)燃帶需相對(duì)多一些，大型鍋爐宜少布置或不布置衛(wèi)燃帶。
2.5上排燃燒器至大屏底的距離
    水煤漿的燃盡高度比一般煤粉爐高，宜比同容量煤粉鍋爐的推薦值高Im左右。
2.6水煤漿鍋爐熱力計(jì)算
    我國水煤漿鍋爐設(shè)計(jì)尚在發(fā)展和研究階段，與煤粉鍋爐相比，水煤漿鍋爐投運(yùn)的時(shí)間短，鍋爐臺(tái)數(shù)少，積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)少，測試數(shù)據(jù)少，更無現(xiàn)成的水煤漿鍋爐熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)可遵循。現(xiàn)熱力計(jì)算還只是根據(jù)目前運(yùn)行的幾臺(tái)水煤漿鍋爐的運(yùn)行實(shí)踐，結(jié)合煤粉鍋爐熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定或選定設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。但武漢鍋爐股份有限公司設(shè)計(jì)制造（改造）的水煤漿鍋爐經(jīng)投運(yùn)后測定，鍋爐運(yùn)行參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)基本相符，這說明在水煤漿鍋爐熱力計(jì)算中所選定的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)基本上是符合實(shí)際的。
    熱力計(jì)算中的主要選定的計(jì)算參數(shù)有：①爐膛出口過量空氣系數(shù)a；②水冷壁污染系數(shù)；③爐膛火焰黑度和爐膛黑度和值；④爐膛火焰中心系數(shù)M值；⑤火焰中心與燃燒器中心不一致的修正系數(shù)AX值。
2.7爐膛及尾部受熱面的污染
    一般情況下水煤漿燃燒后灰沾污比煤粉大。為此爐膛、過熱器及尾部受熱面均需考慮裝設(shè)有效的吹灰設(shè)備。
2.8低溫腐蝕
    尾部受熱面尚需考慮防低溫腐蝕的措施。
3、200 MW水煤漿鍋爐設(shè)計(jì)
    WC2670/13.7-15型鍋爐是為龍光集團(tuán)南海發(fā)電一廠有限公司設(shè)計(jì)制造的200 MW超高壓水煤漿鍋爐。
    鍋爐采用自然循環(huán)，倒U形布置，單鍋筒，單爐膛，一次中間再熱，水煤漿噴霧懸浮燃燒，噴槍四角布置，切向燃燒，尾部豎井為雙煙道，煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，噴水減溫控制過熱汽溫，刮板撈渣機(jī)連續(xù)固態(tài)排渣，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，平衡通風(fēng)，全鋼構(gòu)架，高強(qiáng)螺栓連接，露天布置。
3.1鍋爐的基本性能
3 .1.1鍋爐主要技術(shù)參數(shù)及熱力特性
3 .1.2鍋爐燃料特性
    (1)制漿用煤質(zhì)分析
    (2)水煤漿分析
    (3)鍋爐點(diǎn)火、助燃用200號(hào)重油（表5）。
3.1.3鍋爐運(yùn)行條件
鍋爐運(yùn)行工況：①100%燃水煤漿；②100%燃重油。
    鍋爐運(yùn)行方式：帶基本負(fù)荷并具有變負(fù)荷調(diào)峰能力，調(diào)節(jié)范圍為40%~100% B-MCR。
    給水調(diào)節(jié)：變速泵調(diào)節(jié)。
    除渣方式：固態(tài)排渣。
    空氣預(yù)熱器進(jìn)風(fēng)加熱方式：熱風(fēng)再循環(huán)。
3.2整體布置
    鍋爐總圖示于圖1。
    爐膛上方布置了前屏、后屏，在折焰角上方及水平煙道依次布置了高溫過熱器和高溫再熱器，尾部豎井為并聯(lián)的雙煙道，豎井的前煙道（主煙道）布置低溫再熱器和省煤器，豎井的后煙道（旁煙道）布置低溫過熱器和省煤器，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器布置在尾部鋼構(gòu)架上。
    (1)爐膛四周為∮60×6.5(mm)節(jié)距80mm的上升管，管間加焊扁鋼組成膜式壁，爐膛寬11920mm，深10800mm，高45500mm。上排一次風(fēng)口距大屏底14500mm。前后水冷壁下部為55°傾角的冷灰斗，后水冷壁上部向爐膛內(nèi)折3000 mm形成折焰角。
    為運(yùn)行、檢測和維修的需要，爐膛和尾部豎井設(shè)置了窺視孔、打焦孔、火焰TV監(jiān)視、熱工測量、吹灰及檢查人孔等。
    (2)采用浙江大學(xué)水煤漿燃燒技術(shù)，該技術(shù)在國內(nèi)燃水煤漿鍋爐上已取得良好業(yè)績。燃燒器布置示于圖2。
    本鍋爐爐膛橫截面寬深比為1.1，采用正四角布置直流燃燒器的切圓燃燒方式。為了組織良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力場以及防止水冷壁結(jié)渣，確定采用一次風(fēng)筆二次風(fēng)雙切圓布置，其中一、二次風(fēng)切圓直徑分別為+800和+1000，且逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。燃燒器最上層布置了燃盡風(fēng)( OFA)并采用反切，其切圓直徑為聲800，反切之目的是強(qiáng)化水煤漿后期燃燒，有利于焦炭的燃盡，同時(shí)反切還有利于消除切圓扭轉(zhuǎn)殘余，降低爐膛出口煙溫偏差。
    每角燃燒器沿高度分上、下2組，為避免燃油時(shí)火焰中心偏低，故上組和下組分別布置三層和二層水煤漿（油）噴嘴。燃燒器最上層為OFA噴嘴，第五層水煤漿噴嘴為再燃噴口，上、下2組均設(shè)有上、下二次風(fēng)口和中二次風(fēng)口。上組的上二次風(fēng)口布置輔助油槍，作為燒油工況時(shí)調(diào)整主蒸汽和再熱蒸汽溫度的輔助手段。在上、下2組噴燃器的下二次風(fēng)口中均裝有自動(dòng)點(diǎn)火裝置，單只點(diǎn)火油噴嘴出力為1.9 t/h，總點(diǎn)火燃油量按鍋爐BMCR負(fù)荷的30%設(shè)計(jì)。四角共布置20支水煤漿（或油）噴槍，燃燒水煤漿或油在100℃BMCR負(fù)荷時(shí)只投用18支槍。
    鍋爐自冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，處于下二次風(fēng)噴口的燃油油槍首先投用啟動(dòng)鍋爐到30%負(fù)荷，再逐個(gè)投入主燃燒器，待鍋爐達(dá)到要求負(fù)荷且水煤漿能穩(wěn)定燃燒時(shí)，停用啟動(dòng)油槍。
    在運(yùn)行時(shí)，若因負(fù)荷發(fā)生較大變化或燃燒發(fā)生變化而需停用某一層噴口時(shí)，仍應(yīng)有一定的風(fēng)量通過以防噴嘴燒壞。
    燃燒器的各種風(fēng)管的風(fēng)量均可單獨(dú)調(diào)節(jié)并配備風(fēng)量測量裝置，所有燃燒器噴口均用耐熱不銹鋼。燃燒器與水冷壁固接可隨水冷壁膨脹，同時(shí)燃燒器頂部還設(shè)有彈簧支吊架，燃燒器看火孔、打焦孔裝置設(shè)在前后墻角部。插入燃燒器中心管的水煤漿槍或油槍的更換可在爐外進(jìn)行。
    (3)噴嘴的設(shè)計(jì)本鍋爐使用浙江大學(xué)研制的撞擊式多級(jí)霧化型噴嘴，使用容量為2.57t/h的油噴嘴。
    水煤漿及燒油噴嘴的技術(shù)參數(shù)（表6）。
    噴嘴易磨損處采用了特殊的耐磨材料，噴嘴使用壽命可達(dá)2000 h以上。
    (4)燃油裝置  配三層重油槍，共12只，二層點(diǎn)火油槍，共8只。在670 t/h及610 t/h燃油工況時(shí)，20只油槍同時(shí)投運(yùn)，采用煙氣再循環(huán)作為調(diào)節(jié)過熱汽溫及再熱汽溫的輔助手段。8只重油點(diǎn)火燃燒器的總輸入熱量按30% BMCR計(jì)算。點(diǎn)火采用二級(jí)點(diǎn)火，即高能點(diǎn)火器點(diǎn)燃重油油槍，再點(diǎn)燃水煤漿噴嘴。
3.3除渣裝置和吹灰系統(tǒng)
    鍋爐除渣裝置采用螺旋式連續(xù)除渣裝置。
    為了保持受熱面清潔，保證鍋爐的效率和出力，合理有效地設(shè)置吹灰器非常重要。根據(jù)南海發(fā)電一廠有限公司水煤漿特點(diǎn)，在爐膛設(shè)置33臺(tái)短伸縮式吹灰器，在水平煙道設(shè)置了12臺(tái)長伸縮式吹灰器，尾部豎井設(shè)置了16臺(tái)聲波吹灰器，煙氣擋板處設(shè)置了12臺(tái)吹灰裝置。
4、結(jié)論
    水煤漿作為大型高參數(shù)鍋爐的燃料是可行的，但其容積熱負(fù)荷及斷面熱負(fù)荷的選取、衛(wèi)燃帶的敷設(shè)有別于中小型鍋爐，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予重視。
    對(duì)于200 MW水煤漿鍋爐，當(dāng)其100%燃油時(shí)，為保證汽溫能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，除合理布置燃燒器外，應(yīng)考慮煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，其煙氣再循環(huán)率為25%左右，有較大的再循環(huán)煙氣量。因此，對(duì)更大容量的水煤漿鍋爐，若同時(shí)考慮100%燃油并保證參數(shù)，其所需再循環(huán)煙氣量會(huì)更大，對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)、穩(wěn)定燃燒均會(huì)帶來較大困難。
    為防止尾部低溫受熱面腐蝕，當(dāng)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行及燃油時(shí)，空氣預(yù)熱器應(yīng)考慮熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)，使進(jìn)曰冷風(fēng)溫度提高到60℃左右，并將空氣預(yù)熱器末段受熱面設(shè)計(jì)為具有耐低溫腐蝕性能的材料，富通新能源不但生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐還大量銷售生物質(zhì)鍋爐燃燒專用的生物質(zhì)顆粒燃料，生物質(zhì)顆粒燃料由木屑顆粒機(jī)壓制生產(chǎn)而成。


相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機(jī)產(chǎn)品：
1、生物質(zhì)壁爐
2、秸稈顆粒機(jī)
3、木屑顆粒機(jī)